DE19631810A1 - Vorrichtung zum Rohrinnenschweißen von Kunststoffrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rohrinnenschweißen von Kunst­ stoffrohren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Abwasser- oder Regenrohre größeren Durchmessers, die aus Beton herge­ stellt werden, sind vielfach innenseitig mit einer Kunststoff-Auskleidung ver­ sehen. Nach der Verlegung der Rohre werden die Stoßstellen der Kunststoff- Auskleidung miteinander verschweißt. Zu diesem Zweck sind mit Schweißex­ trudern ausgerüstete Schweißvorrichtungen konzipiert worden, die an der Stoßstelle positioniert werden und zur Erzeugung einer umlaufenden Schweißnaht vollständig um die eigene Achse gedreht werden. Dazu werden zum Beispiel angetriebene Stützbeine verwendet, die auf der inneren Um­ fangswand der Rohre umlaufen.

Ein Nachteil dieser Schweißvorrichtung ist zum einen, daß die Versorgungs­ leitungen, wie zum Beispiel für die Elektrik oder Pneumatik, zunehmend ver­ dreht werden. Zum anderen muß die Umlaufbahn der Schweißvorrichtung in bezug auf die Stoßstelle zweier Rohre präzise eingehalten werden, damit die Schweißnaht nach Abschluß des Schweißvorganges in sich geschlossen und die Stoßstelle abgedichtet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Verschweißen von Kunststoffrohren zu schaffen, die eine einfachere und genauere Führung der Schweißwerkzeuge ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des An­ spruchs 1.

Beim Verschweißen der Stoßstelle zweier Rohre wird nicht die vollständige Schweißvorrichtung gedreht, sondern nur ein Drehkranz, der an einem ver­ fahrbaren Rahmen angebracht ist und an dem ein Schweißextruder befestigt ist. Der verfahrbare Rahmen wird in bezug auf die Stoßstelle zweier Rohre axial ausgerichtet und sodann mit Hilfe von gegen die Innenseite des Rohres verfahrbaren Stützarmen arretiert und verbleibt in dieser Position, bis der Schweißvorgang abgeschlossen ist. Auf diese Weise ist eine genaue Positionie­ rung und Führung der Schweißextruder möglich.

Der Drehkranz ist vorzugsweise als ein auf der Außenseite eines Führungs­ rings drehbar geführter Zahnkranz ausgeführt, der mit einem vorzugsweise elektrisch angetriebenen Ritzel kämmt.

Der Schweißextruder ist zur Anpassung an verschiedene Rohrdurchmesser und die Position der geplanten Schweißnaht mit Hilfe eines Kreuzschlittens in bezug auf das Rohr radial und axial verstellbar. Der Kreuzschlitten ist an ei­ nem Ende eines im Zentrum des Drehkranzes gelagerten Balkens befestigt, der mit dem Drehkranz drehbar ist.

Vorzugsweise ist der Drehkranz an die mittlere Höhe der Rohre über eine vorzugsweise hydraulisch betätigbare Hubeinrichtung anpaßbar, so daß der Schweißextruders in bezug auf die Stoßstelle während des Schweißvorganges nicht radial verstellt werden muß.

Der verfahrbare Rahmen der Rohrschweißvorrichtung ist zur genauen Aus­ richtung in bezug auf die Stoßstelle mit unterschiedlich angeordneten vorde­ ren und hinteren Laufrädern versehen. Die beiden vorderen Laufräder sind einander gegenüberliegend an den freien Enden eines liegenden U-förmigen Grundträgers des Rahmens befestigt. Die starr am Grundträger befestigten Achsen der vorderen Laufräder sind im wesentlichen tangential zur Innenflä­ che des Rohres angeordnet. Die beiden hinteren Laufräder sind an den hinte­ ren Enden an der Außenseite des U-förmigen Grundträgers befestigt und zur Anpassung an den Rohrdurchmesser und zur parallelen Ausrichtung des Drehkranzes in bezug auf die Stoßstelle verstellbar. Die Rohrschweißvorrich­ tung richtet sich aufgrund dieser Laufräderanordnung selbständig in bezug auf die untere Mantellinie des Rohres aus, so daß der beidseitige Abstand des Drehkranzes zur Rohrinnenwand gleich ist. Anschließend werden zur Stabili­ sierung der Rohrschweißvorrichtung vorzugsweise wenigstens zwei Stützar­ me der Vorrichtung ausgefahren, so daß diese Position auch während des Schweißvorganges beibehalten wird.

Zum Verschweißen der Stoßstelle wird der Schweißextruder mit Hilfe des Kreuzschlittens in Richtung der Rohrinnenwand verfahren, bis er den kor­ rekten Abstand zum Schweißen eingenommen hat. Der Schweißextruder läßt sich anschließend bei Bedarf mittels des Kreuzschlittens axial ausrichten. An­ schließend wird der Drehkranz und damit auch die Schweißextruder mit Hil­ fe des angetriebenen Ritzels gedreht, bis die Schweißnaht in sich geschlos­ sen und die Stoßstelle abgedichtet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zwei um 180° versetzte Schweißextruder verwendet, die jeweils mit einem Kreuzschlitten versehen sind. Die Kreuzschlitten sind an den Enden des am Drehkranz befestigten Balkens angeordnet. Die beiden Schweißextruder sind zueinander axial leicht versetzt, so daß sie zwei parallele, umlaufende Schweißnähte erzeugen, mit denen eine Bandage, das heißt, ein Kunststoff­ streifen, auf der Stoßstelle verschweißt wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Rohrschweiß­ vorrichtung;

Fig. 2 ist eine Stirnansicht und zeigt die erfindungsgemäße Rohr­ schweißvorrichtung gemäß Fig. 1 und den unteren Teilbereich eines Rohres.

Die im Verlauf der Beschreibung verwendeten Begriffe wie oben, unten, links und rechts etc. beziehen sich auf die in Fig. 1 und 2 gezeigte Rohrschweiß­ vorrichtung, die in der Betriebsposition dargestellt ist.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Rohrschweißvorrichtung 10, mit der die Stoßstelle zweier auf der Innenfläche mit Kunststoff ausgekleideter, aus Stahlbeton be­ stehender, aneinandergesetzter Rohre 12 von der Innenseite her ver­ schweißt werden können. Die Rohrschweißvorrichtung weist einen mit vor­ deren und hinteren Laufrädern 14 bzw. 16 versehenen Rahmen 18 auf, der sich aus einem liegenden U-förmigen Grundträger 20 und zwei Rohren 22 zusammensetzt, die gemäß Fig. 1 von der rechten Seite des Grundträgers 20 ausgehen und sich im wesentlichen schräg nach oben verlaufend bis etwa auf Höhe der beiden freien Enden der Schenkel des U-förmigen Grundträgers 20 erstrecken. Die freien Enden der Rohre 22 und des Grundträgers sind je­ weils mit einem senkrecht verlaufenden Führungsrohr 24 verbunden, an de­ nen ein senkrecht angeordneter Führungsring 26 über jeweils eine obere und eine untere Halterung 28 bzw. 30 gleitend geführt wird. Die oberen Hal­ terungen 28 des Führungsringes 26 sind jeweils mit einem Arm 32 einer bei­ spielsweise aus zwei Hydraulikzylindern bestehenden Hubeinrichtung 34 ver­ bunden, so daß der gemäß Fig. 1 links von den Führungsrohren 24 angeord­ nete Führungsring 26 über die Hubeinrichtung 34 heb- und senkbar ist. Die Hubeinrichtung wird beispielsweise von einer mit einem Fußhebel betätigba­ ren Hydraulikpumpe 36 versorgt.

Der Führungsring 26 dient der Aufnahme eines als Zahnkranz ausgeführten Drehkranzes 38, der auf der Außenseite des Führungsringes angeordnet ist und zum Beispiel von einem auf der Welle eines Elektromotors 40 angeord­ neten Ritzel 42 angetrieben wird. Der Elektromotor 40 ist vorzugsweise an den unteren Halterungen 30 des Führungsringes 26 befestigt, so daß seine Position relativ zum Drehkranz 38 unverändert bleibt.

Gemäß Fig. 2 ist ein im Zentrum des Drehkranzes 38 gelagerter und mit dem Drehkranz umlaufend drehbarer Balken 44 vorgesehen, dessen Länge gering­ fügig größer ist als der Durchmesser des Drehkranzes 38. An den beiden En­ den des Balkens 44 befindet sich jeweils ein Kreuzschlitten 46, an dem je­ weils ein Schweißextruder befestigt ist. Gemäß Fig. 2 ist nur der Schweiß­ schuh des auf der rechten Seite angebrachten Schweißextruders zu sehen.

Mit Hilfe der Kreuzschlitten 46 lassen sich die Schweißextruder zur Anpas­ sung an verschiedene Rohrdurchmesser zum einen aus- und einfahren und zum anderen auch axial verfahren, so daß auch eine Feineinstellung der Posi­ tion in bezug auf die zu schweißende Stoßstelle zweier Rohre erfolgen kann. Die Kreuzschlitten 46, die beispielsweise pneumatisch verfahren werden, werden von einem Kompressor 48, der in Fig. 1 rechts dargestellt ist, mit Druckluft versorgt. Die Druckluft wird den Kreuzschlitten 46 dabei über ei­ nen die Schweißextruder mit elektrischer Energie versorgenden Schleifring­ körper 50 mit Luftdurchführung und einen sich an den Schweißringkörper anschließenden Druckluft-Verteilerkasten 52 zugeführt.

Gemäß Fig. 1 ist ein auf den Außenseiten der Rohre 22 des Rahmens 18 befe­ stigter Schaltschrank 54 dargestellt, in dem vorzugsweise sämtliche elektri­ schen Leitungen zur Versorgung und Bedienung der Rohrschweißvorrichtung 10 zusammengefaßt sind.

Auf dem Grundträger 20 des Rahmens 18 ist ferner ein sogenannter Seiten­ kanalverdichter 56 angeordnet, der die Schweißextruder aufgrund des hohen Bedarfs an Druckluft getrennt von den anderen pneumatischen Einrichtun­ gen der Rohrschweißvorrichtung mit Druckluft versorgt. Die Luft wird inner­ halb des Seitenkanalverdichters zusätzlich gefiltert und anschließend den Schweißextrudern über den Schleifringkörper 50 und den Verteilerkasten 52 zugeführt.

Gemäß Fig. 2 ist ist ein mit einem Bedienfeld und einer Anzeige versehener Schaltkasten 58 dargestellt, auf dessen Bedeutung später eingegangen wer­ den soll.

Im folgenden soll auf die Handhabung der erfindungsgemäßen Rohrschweiß­ vorrichtung erläutert werden.

Die Rohrschweißvorrichtung 10 wird, wenn sie an der Stoßstelle zweier zu schweißender Rohre 12 positioniert worden ist, so ausgerichtet, daß der Drehkranz 38 parallel zur Übergangstelle angeordnet ist. Diese Ausrichtung des Drehkranzes erfolgt mit Hilfe der hinteren Laufräder 16, die an den Au­ ßenseiten des Grundträgers 20 befestigt sind und deren Achsen verstellbar sind. Im Zusammenwirken mit den vorderen Laufrädern 14, die jeweils mit einer starr an der Innenseite der freien Enden des U-förmigen Grundträgers 20 und ebenfalls tangential zur Innenfläche des Rohres 12 ausgerichteten Achse versehen sind, wird ein stabiles Stehen innerhalb des Rohres gewähr­ leistet. Zusätzlich können beispielsweise nicht dargestellte, pneumatisch be­ tätigbare Stützarme gegen die Innenseite des Rohres ausgefahren werden, so daß der feste Stand der Rohrschweißvorrichtung auch während des Schweißvorganges gewährleistet ist.

Anschließend erfolgt die Ausrichtung des Drehkranzmittelpunktes auf die mittlere Höhe des Rohrdurchmessers mit Hilfe der Hubeinrichtung 34.

Die Kreuzschlitten 46 werden sodann in Richtung der Innenfläche des Roh­ res radial ausgefahren, bis die Schweißextruder den zum Schweißen notwen­ digen Abstand zur Innenfläche erreicht haben. Falls es erforderlich ist, kön­ nen die Schweißextruder axial verfahren werden, bis sie die korrekte Posi­ tion bezüglich der zu schweißenden Stoßstelle eingenommen haben.

Der Schweißvorgang wird gestartet, und es wird den beiden Schweißstellen jeweils Extrudermaterial zugeführt, das beispielsweise jeweils von einer am Drehkranz befestigten Rolle abgewickelt wird. Der Drehkranz wird beim Schweißvorgang mit Hilfe des in seiner Drehzahl steuerbaren Elektromotors 40 kontinuierlich gedreht, bis eine halbe Drehung durchgeführt worden ist. Die beiden Schweißnähte bilden dann eine in sich geschlossene Schweiß­ naht, die den Stoßbereich zweier Rohre abdichtet.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rohrschweißvor­ richtung 10 sind die beiden Schweißextruder zueinander axial leicht ver­ setzt, so daß zwei parallele Schweißnähte erzeugt werden, mit denen eine Bandage, das heißt, ein Kunststoffstreifen, auf die Stoßstelle zwischen zwei Rohre geschweißt wird. In diesem Fall ist eine volle Umdrehung des Dreh­ kranzes 38 erforderlich. Damit die Bandage eng auf der Stoßstelle aufliegt, sind vorzugsweise je Schweißextruder Auslegerarme mit Rollen vorgesehen, die dicht am Schweißextruder befestigt sind und die Bandage gegen die Stoßstelle drücken.

Die Rohrschweißvorrichtung kann eine am Rahmen angebrachte Einrichtung zum Erfassen und Speichern der Schweißdaten aufweisen. Die Einrichtung besteht unter anderem aus dem bereits erwähnten Schaltkasten 58 und nicht gezeigten Sensoren, die die Temperatur der Schweißextruder und des Ex­ trudermaterials in bestimmten Zeitintervallen erfassen und auf der Anzeige im Schaltkasten darstellen. Der beim Schweißen notwendige Anpreßdruck, der beispielsweise mit Hilfe einem pneumatischen Zylinder erzeugt werden kann, wird ebenfalls erfaßt und dargestellt. Die Schweißdaten können zur Kontrolle der Schweißverbindungen verwendet werden und beispielsweise in tabellarischer Form über einen herkömmlichen Computer ausgedruckt wer­ den.

Die erfindungsgemäße Rohrschweißvorrichtung läßt sich für Rohrdurchmes­ ser von etwa 80 cm an verwenden und kann außer für im Querschnitt runde Rohre auch für elliptische Rohre verwendet werden, wenn die Kreuzschlitten 46 mit einer entsprechenden Nachführeinrichtung versehen werden, die bei­ spielsweise bei Unterschreitung eines gewissen Anpreßdruckes die Kreuz­ schlitten nachführt.

Anstelle der Schweißextruder können auch Klebstoffdüsen zum Verkleben der Stoßstellen verwendet werden, die in der gleichen Weise mit Hilfe des Drehkranzes entlang der Stoßstelle verfahren werden.

Claims (17)

1. Vorrichtung, zum Rohrinnenschweißen von Kunststoffrohren, mit einem verfahrbaren Rahmen (18) und wenigstens einem Schweißwerkzeug, das am Rahmen (18) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (18) nur in Axialrichtung eines Rohres (12) verfahrbar und mit Hilfe von gegen die Innenseite des Rohres (12) verfahrbaren Stützarmen in beliebiger Position arretierbar ist, und daß der Rahmen (18) mit einem im wesentlichen senk­ rechten und quer zur Rohrlängsrichtung angeordneten Drehkranz (38) verse­ hen ist, an dem wenigstens ein Schweißwerkzeug, insbesondere Schweißex­ truder befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Drehkranz (38) auf der Außenseite eines Führungsringes (26) drehbar geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkranz (38) als Zahnkranz ausgeführt ist, der mit einem angetriebenen Ritzel (42) kämmt.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Absprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehkranz (38) zur Anpassung an die mittlere Höhe des Rohres (12) über eine Hubeinrichtung (34) heb- und senkbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißextruder über einen Kreuzschlitten (46) in bezug auf den Drehkranz (38) radial und axial verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuz­ schlitten (46) an einem Ende eines im Zentrum des Drehkranzes (38) gela­ gerten Balken (44) befestigt ist, der mit dem Drehkranz (38) drehbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rahmen (18) zwei vordere Laufräder (14) aufweist, deren starr am Rahmen (18) befestigten Achsen tangential zur Innenfläche des Rohres (12) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (18) zwei hintere Laufräder (16) aufweist, deren Achsen zur Anpassung an den Rohrdurchmesser verstellbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren Laufräder (16) einen größeren Abstand zueinander aufweisen als die vorderen Laufräder (14).

10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Verwendung von zwei Schweißextrudern diese zur Bil­ dung zweier paralleler Schweißnähte zueinander axial leicht versetzt am Drehkranz (38) befestigt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißextruder diagonal gegenüberliegend an den Enden des Balkens (44) befestigt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzschlitten (46) und die Stützarme pneumatisch betätigbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Rah­ men (18) ein Kompressor (48) befestigt ist, der die Druckluft für den Kreuz­ schlitten (46) und die Stützarme erzeugt.

14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckluft für den Schweißextruder von einer separaten Einrichtung (56) erzeugt und über separate Leitungen zugeführt wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die elektrische Energie und die Druckluft für den Schweißextruder sowie die Druckluft für den Kreuzschlitten (46) über einen Schleifringkörper (50) mit Luftdurchführungen zugeführt werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubein­ richtung (34) hydraulisch betätigbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine am Rahmen (18) befestigte Einrichtung zur Erfassung von Schweißdaten vorgesehen ist.